응축기 관벽 오염과 파울링계수

정의

응축기 관벽 오염은 냉각수 중 불순물이 전열면에 쌓이는 현상이다.

정식으로는 파울링이라 하며, 침적률이 탈리율보다 크면 오염층이 누적된다.

수냉식 응축기에서는 주로 물측 관내면에 스케일과 생물막이 생긴다.

오염층의 열저항

열전달 경로는 냉매 응축, 관벽 전도, 오염층 전도, 냉각수 대류가 직렬로 이어진다.

오염층은 열전도율이 낮아 같은 두께에서도 저항이 크다.

단위면적당 오염 저항 R_f는 두께 x를 열전도율 k_f로 나눈 값이다.

열관류율 감소와 계산 예제

오염 저항이 더해지면 총괄 열관류율 U는 감소한다.

열전도율 1.0 W/m·K인 0.5mm 오염층의 저항은 0.0005 m²·K/W다.

이 값은 전형적인 오염 저항 범위 안에 있어 상식적인 크기다.

오염층이 0.5mm만 쌓여도 응축압력이 올라 압축기 소요동력이 증가한다.

오염 종류와 방지 대책

오염은 원인에 따라 결정화, 입자, 반응, 생물 오염으로 나뉜다.

결정화 오염은 가열 시 염류가 결정으로 석출되고, 입자 오염은 낮은 유속에서 생긴다.

각 종류는 발생 조건과 방지 대책을 짝지어 기억해야 한다.

유속이 낮으면 침전과 생물막이, 너무 높으면 침식과 부식이 생긴다.

시험 포인트와 직접 풀기

마지막으로 시험에 나오는 방식을 정리한다.

파울링계수 문제는 정의, 식, 오염 종류와 대책을 함께 묻는다.

답안에는 열저항 증가와 전열면적 유효 감소를 함께 써야 한다.

정리

파울링계수는 오염층의 추가 열저항이며 두께와 열전도율로 정해진다.

오염이 쌓이면 총괄 열관류율이 줄고 응축압력이 올라간다.

앞 문제의 정답은 0.001 m²·K/W다.